盐渍化地区油料向日葵根系吸水模型的建立

在盐渍化地区进行节水灌溉研究，具有一定的难度，其影响因素较多，而盐渍化地区根系吸水量的计算是进行节水灌溉的关键。该文根据带有作物根系吸水项的垂向一维土壤水运动方程，采用有限差分法，应用节水灌溉试验野外实测资料计算了作物根系吸水速率，并检验了所计算根系吸水速率的准确性。在此基础上将人工神经网络技术引入到根系吸水模型的建立中，建立了拓扑结构为15∶12∶5的根系吸水模型。研究表明：油料向日葵根系的主要吸水层集中在距地表0～50 cm土层间，最大吸水峰在20～40 cm之间运移；计算的根系吸水速率精度较高；所建立的BP神经网络根系吸水模型对盐渍化地区油料向日葵根系吸水速率的模拟具有较高的精度。     

基于权马尔科夫链模型的河套灌区上中下游地下水埋深预测研究

以拓展和深化区域地下水埋深预测研究为目的,运用随机理论,建立了基于加权马尔科夫链的地下水埋深预测模型,预测内蒙古河套灌区上中下游在未来时段内地下水埋深所处区间值。结果表明：节水改造后灌区中游区的地下水埋深更多的时候处于［2.380, 2.742)区间,下游区的地下水埋深更多的时候处于［2.218, 2.506)区间,这两个区间的数值都低于内蒙古河套灌区的临界地下水埋深2.0 m,在未来的一段时间河套灌区中下游的盐渍化有望进一步减轻。而上游区的地下水埋深更多的时候处于［1.227, 1.727)区间,此区间的数值高于内蒙古河套灌区的临界地下水埋深2.0 m,在未来的时间河套灌区上游是控制地下水埋深的重点区域。     

建筑回填土中再生水灌溉对草坪草生长及土壤理化性质的影响

为探明建筑回填土条件下草坪草种植的适宜性以及再生水灌溉对草坪草生长和土壤理化性质的影响情况,选用黑麦草为试验对象,通过室内盆栽试验的方式,设置清水灌溉、再生水灌溉、清水—再生水交替灌溉3个处理,研究了呼和浩特市建筑回填土灌溉再生水对草坪草生长及土壤理化性质的影响。试验发现:(1)与清水灌溉相比,清水—再生水交替灌溉、再生水灌溉下的草坪草生长速率分别增长了23%,34%。(2)各处理草坪草在质地、盖度、均一性方面的得分表现为:再生水灌溉清水-再生水交替灌溉清水灌溉,但差异性不显著(P0.05)。(3)到观测结束期时,再生水、清水—再生水交替灌溉下的土壤全盐量较对照组分别增加了8%,3%。(4)不同灌溉水质条件下黑麦草对土壤重金属的富集具有差异性,土壤中重金属含量有增有减。试验结果表明,再生水灌溉对草坪草的生长速率有很明显的促进作用,草坪草的颜色在再生水灌溉下要显著优于其他处理(P0.05)。同时,对试验土壤及草坪草的后期分析能够发现,短期内再生水灌溉下的土壤不会对草坪草产生盐害,土壤也均未受到污染,可见短期内建筑回填土下使用再生水灌溉草坪草是可行的。     

耕作方式对秸秆覆盖玉米田春播期土壤水热盐状况的影响

为探究秸秆覆盖玉米田秋收后不同整地耕作措施对翌年春播期土壤水热盐状况及玉米出苗率的影响,试验设置免耕、少耕和旋耕共3个处理进行了对比研究。结果表明:不同耕作方式造成的秸秆覆盖量和土壤水分含量差异是影响土壤温度变化的主要因素,各处理不同土层温度整体表现为旋耕少耕免耕,春播期气温较低,相对较高的土壤温度有利于玉米种子的萌发;各处理不同土层含水率整体表现为免耕少耕旋耕,但各处理水分条件均适宜玉米种子的萌发;在一定的土壤含水率范围内,土壤含水率与土壤温度间呈现负相关关系;各处理不同土层含盐量整体表现为旋耕少耕免耕,0—20 cm土壤含盐量平均值分别为1.818 g/kg,1.845 g/kg,1.984 g/kg,均适宜玉米的种植;不同耕作方式对玉米出苗率影响显著,且旋耕处理出苗率最高,平均较免耕和少耕处理高9.25%和6.21%。     

基于SHAW模型的内蒙古河套灌区秋浇节水灌溉制度

根据内蒙古河套灌区秋浇节水与土壤盐渍化防治的需要,利用SHAW模型模拟确定了不同盐渍化土壤合理的秋浇节水灌溉制度。结果表明：对于轻度盐渍化土壤,秋浇定额一般为142～183 mm,秋浇时间为9月28日－10月23日;对于中度盐渍化土壤,定额应该为180～200 mm,时间在10月14日－18日;对于重度盐渍化土壤,一般不种小麦,而种葵花等耐盐作物,定额为200～225 mm。因此,对于该灌区应该根据不同的土壤盐渍化程度,合理地安排秋浇。     

21世纪灌溉原理与实践学科前沿关注的问题

灌溉原理是指导灌溉工程规划设计和管理决策实践的基本法则。从学科发展时代演进角度对20世纪灌溉原理和实践作了简要回顾,根据21世纪的时代特点和发展需要对本世纪(前期)学科和实践前沿广泛关注、具挑战性的几个问题作了科学展望,即:非充分灌溉理论的发展;区域性农田水循环研究的深入与实用;智能化灌溉模型,尺度效应问题及3S技术的一体化灌溉应用。有利于新时期灌溉原理研究与实践的认识提高和内容的创新探索。     

区域土壤水盐动态人工神经网络预测研究

根据黄河河套灌区多年的区域水盐监测资料 ,比较了 ANN三层、四层 BP网络不同学习速率下的收敛效果 ,拟合精度 ,应用四层 BP网络模型对灌区的年内不同时期的土壤水分、盐分的动态变化进行了模拟预测。研究表明 ,BP网络可以用于区域土壤水盐动态预测 ,方法简便可行 ,有较高的精度 ,是对传统的区域水盐动态模数值拟预测方法的补充。     

毛乌素沙地饲草料作物耗水量与节水灌溉制度优化研究

毛乌素沙地位于鄂尔多斯高原南部,蒙、陕、宁交界地带,面积340万hm2,其中流动沙丘占32%,半固定沙丘占37%。经长期的探索,当地将建设灌溉家庭草库仑,发展饲草料种植作为草原保护,生态建设的重要措施。在长期资料积累的基础上,结合小区试验观测,进行了作物耗水量和节水灌溉制度的优化的研究,以提高当地饲草料地灌溉管理水平,保护节约水资源。     

施用生物炭对膜下滴灌玉米土壤水肥热状况及产量的影响

为探究生物炭在河套灌区滴灌玉米种植过程中的适用性,试验设置不施用生物炭(CK)、生物炭施用量为15 t/hm~2(ST1)、30 t/hm~2(ST2)、45 t/hm~2(ST3)和60 t/hm~2(ST4)共5个处理,研究了不同施炭量对土壤含水率、温度、养分含量和玉米产量指标的影响。结果表明:随生物炭施用量的增加,玉米耕层土壤含水率呈先增加后减小的趋势,但均明显高于CK,且当施炭量达到45 t/hm~2,效果最为显著,各生育期0~20 cm平均含水率较CK高15.01%、19.60%、13.12%、11.06%和3.38%。施用生物炭显著提高了耕层土壤养分含量,玉米全生育期内,各施用生物炭处理土壤有机碳含量平均较CK高37.48%~56.09%,差异性显著,以处理ST4增幅最大;速效磷平均较CK高51.26%~69.75%,差异性显著,且处理ST3增幅最大;速效钾平均较CK高25.97%~49.37%,差异性显著;碱解氮含量平均较CK高29.91%~51.88%,差异性显著,以处理ST3增幅最大。施用生物炭显著提高了耕层土壤温度,且随施炭量的增加呈增加趋势,但当施炭量达到45 t/hm~2后,增温效果减弱。施用生物炭显著提高了玉米产量,处理ST1、ST2、ST3和ST4分别较CK增产11.05%、18.56%、22.46%和18.72%,差异性显著。综上所述,施用生物炭显著改善了耕层土壤的水肥热条件,且增产效果显著,较适宜在河套灌区膜下滴灌玉米种植过程中应用推广。     

河套灌区土壤水溶性盐基离子高光谱综合反演模型

为了提高野外高光谱反演土壤水溶性盐基离子的精度,以河套灌区永济灌域盐渍化土壤为研究对象,构建了基于光谱变换、特征波段、特征光谱指数筛选以及支持向量机(SVM)的机器学习相结合的高光谱综合反演模型。结果表明,经预处理的原始光谱反射率与土壤离子相关性总体较低,最大相关系数仅为0.18,原始光谱反射率与土壤离子的相关系数由大到小依次为Ca~(2+)、SO_4~(2-)、Mg~(2+)、全盐量、Na~++K~+、Cl~-。全盐量、Na~++K~+、Cl~-、SO_4~(2-)、Ca~(2+)、Mg~(2+)的光谱最优变换形式分别为(1/R)″、(1/R)″、(lnR)'、(lnR)″、R'、(lnR)″,敏感波段(P0.01)数分别为41、7、9、65、76、28个,利用逐步回归法在敏感波段中筛选出特征波段,基于特征波段建立的回归模型中各离子的决定系数R~2平均值为0.35,均方根误差RMSE平均值为0.87 g/kg,其中SO_4~(2-)拟合精度最高,R~2为0.52,Ca~(2+)拟合精度最低,R~2仅为0.20。将特征波段代入光谱指数中,结合逐步回归法确定了Mg~(2+)特征光谱指数为3个,全盐量特征光谱指数为2个,Na~++K~+、SO_4~(2-)、Ca~(2+)特征光谱指数分别为1个,与仅考虑特征波段的回归模型相比,特征波段+特征光谱指数结合后各离子回归模型的R~2平均提高了58.67%,RMSE降低了24.60%,其中SO_4~(2-)拟合精度最高,R~2为0.74,RMSE为0.47 g/kg。考虑了特征波段+特征光谱指数的SVM模型相比仅考虑特征波段的SVM模型,其预测能力有了明显提高,各离子相对分析误差(RPD)平均提高了110.27%,训练集R~2平均提高了37.54%,RMSE平均降低了40.12%,验证集R~2平均提高了56.04%,RMSE平均降低了39.39%。SO_4~(2-)的RPD达到3.000,模拟效果最优,具备很好的预测能力;全盐量模型具有很好的定量预测能力,Mg~(2+)模型可用于评估或相关性方面的预测,Na~++K~+、Ca~(2+)的模型具有区别高低值的能力。